摘 要
随着全球对饮用水安全关注度的提升，给水消毒副产物（Disinfection By-Products, DBPs）的生成与控制成为水处理领域的关键研究课题。本研究旨在深入探讨不同消毒工艺条件下DBPs的形成机制及其控制技术，以期为优化饮用水处理工艺提供科学依据。研究采用实验室模拟与实际工程验证相结合的方法，选取典型氯化消毒和氯胺消毒工艺，通过分析三卤甲烷（THMs）、卤代乙酸（HAAs）等主要DBPs的生成规律，评估其对人体健康的潜在风险。同时，引入高级氧化技术（AOPs）及活性炭吸附法作为辅助控制手段，对比分析其在DBPs削减中的效果。结果表明，氯胺消毒相较于传统氯化消毒可显著降低THMs和HAAs的生成量，而AOPs技术能够有效分解前体物质，从源头减少DBPs的产生。此外，粉末活性炭吸附法在低浓度DBPs去除中表现出优异性能。本研究创新性地提出了一种基于多级屏障的综合控制策略，将预处理优化、消毒工艺改进与末端深度处理相结合，实现了DBPs的有效削减与水质安全保障的双重目标。该策略不仅为现有水厂升级改造提供了技术参考，还为未来饮用水处理工艺的设计与运行优化奠定了理论基础，具有重要的实践意义和推广应用价值。关键词：消毒副产物；氯胺消毒；高级氧化技术；粉末活性炭；饮用水安全
Abstract
With the increasing global attention to drinking water safety, the formation and control of disinfection by-products (DBPs) have become critical research topics in the field of water treatment. This study aims to explore the formation mechanisms of DBPs and their control technologies under different disinfection processes, providing a scientific basis for optimizing drinking water treatment processes. By integrating laboratory simulations with practical engineering validation, this research focuses on typical chlorination and chloramination disinfection processes, analyzing the generation patterns of major DBPs such as trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs), and assessing their potential health risks to humans. Additionally, advanced oxidation processes (AOPs) and activated carbon adsorption methods are introduced as auxiliary control measures, with comparative analyses conducted on their effectiveness in reducing DBPs. The results indicate that chloramination significantly decreases the formation of THMs and HAAs compared to conventional chlorination, while AOPs effectively decompose precursor substances, reducing DBP generation at its source. Moreover, powdered activated carbon demonstrates excellent performance in removing low-concentration DBPs. Innovatively, this study proposes an integrated control strategy based on multi-barrier principles, combining optimized pre-treatment, improved disinfection processes, and advanced post-treatment, achieving dual ob jectives of effectively reducing DBPs and ensuring water quality safety. This strategy not only offers technical references for upgrading existing water treatment plants but also lays a theoretical foundation for designing and optimizing future drinking water treatment processes, demonstrating significant practical implications and application value..
Key Words：Disinfection Byproducts；Chloramine Disinfection；Advanced Oxidation Technology；Powdered Activated Carbon；Drinking Water Safety
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 2
1.1 给水消毒副产物的研究背景与意义 2
1.2 国内外给水消毒副产物控制技术研究现状 2
1.3 本文研究方法与技术路线 3
第2章 消毒副产物生成机制与影响因素分析 4
2.1 消毒副产物的生成机理 4
2.2 常见消毒剂对副产物的影响 4
2.3 水质特性对消毒副产物生成的作用 5
2.4 环境条件对副产物生成的影响 6
第3章 消毒副产物控制技术的分类与评价 8
3.1 物理控制技术及其应用 8
3.1.1 活性炭吸附技术 8
3.1.2 膜分离技术 8
3.1.3 紫外光降解技术 9
3.1.4 其他物理控制方法 9
3.2 化学控制技术及其效果 9
3.2.1 改进消毒剂投加方式 10
3.2.2 使用替代消毒剂 10
3.2.3 化学氧化技术的应用 10
3.2.4 化学控制技术的局限性 11
3.3 生物控制技术的发展与前景 11
3.3.1 微生物群落调控技术 12
3.3.2 生物膜处理技术 12
3.3.3 生物活性炭技术 12
3.3.4 生物控制技术的挑战 13
第4章 消毒副产物控制技术的优化与实践案例分析 14
4.1 技术优化策略探讨 14
4.1.1 多级组合工艺设计 14
4.1.2 工艺参数优化方法 14
4.1.3 数据驱动的优化模型 15
4.1.4 经济效益与环境效益平衡 15
4.2 实践案例一：某城市饮用水处理厂的技术改进 15
4.2.1 项目背景与目标 16
4.2.2 技术方案设计与实施 16
4.2.3 控制效果评估 16
4.2.4 经验总结与启示 17
4.3 实践案例二：农村供水系统中的副产物控制 17
4.3.1 农村供水特点与挑战 17
4.3.2 技术选择与适应性分析 18
4.3.3 实施过程与成效 18
4.3.4 可推广性分析 18
结 论 19
参考文献 20
致 谢 21
